6. 연기 위험성 및 방재특성
6.0 연기의 개념
- 연기정의 : 가연물이 연소할 때 생성되는 물질은 고상의 미립자, 액상의
타르등 액적입자, 무상의 증기 및 기상의 분자가 공기중에서
부유 확산하는 복합혼합물
0.01㎛정도의 미립자
- 연기발생 메카니즘
1단계 : 열에 의해서 열분해가스 및 증기
160 ~360[℃] : CO, CO₂
360 ~432[℃] : H, C₂H₂, 탄화수소가스류
2단계 : 가연성 가스들이 계속 공급되는데 열에 의해서 공기와 결합하여
연소가 일어나 연소생성물 발생
열분해가스의 연소와 병행하여 증발되고 남은 잔재물인 탄화목탄 이 연소
탄소(C)가 주성분이고 그 밖에 미량의 철, 이산화규소등의 무기질 이 포함되어 있다
6.1 연기의 농도
- 절대농도 : 중량농도법, 입자농도법
- 상대농도 : 투과율법
6.1.1 중량농도법 :
- 단위체적당 연기입자의 중량 [㎎/㎥]
- 단순히 연기입자의 중량만으로 평가되며 형상이나 크기, 색깔과는 무관.
6.1.2 입자농도법
- 단위체적당 연기입자의 개수 [개/㎤]
- 단순히 연기입자의 개수만으로 평가되며 형상이나 크기, 색깔과는 무관.
6.1.3 투과율법
- 연기속을 투과한 빛의 양 : 광학적 농도표시
- 감광계수 Cs [m⁻¹]
- Cs = [m⁻¹] L : 거리[m], I₀ : 연기가 없을 때 빛의 세기
I : 연기가 있을 때 빛의 세기
- 감광계수 Cs의 개념은 감지하기 어려우나 감각적으로 연기입자의 같은 크기 즉 단위 체적당 입자수
- 보행속도 저하 및 피난의 장애
감광계수
가시거리[m]
상황설명
0.1
20~30
연기감지기 동작
건물에 익숙하지 않은 사람들의 피난에 지장
0.3
5
건물에 익숙한 사람이 피난에 지장
0.5
3
약간 어두운 기분이 들 때의 농도
1.0
1~2
거의 전방이 보이지 않는다
10
수십㎝
최성기의 화재층의 연기농도
암흑상태로 유도등도 보이지 않는다
30
-
화재실에서 연기가 배출될 때의 연기농도
6.1.4 광학밀도 : Optical Density
- D = -10 logD()
6.1.5 미국 표준국(NBS)에 의한 광학적 농도
- ASTM E662 인 고체표면에서 발생하는 연기의 비광학적농도측정법
- D = DS DS : Specific Optical Density : 무차원
6.2 연기의 유동
- 저층 건축물 : 열, 대류이동, 화재압력과 같은 화재의 영향
- 고층 건축물 : 가스의 팽창, 굴뚝효과, 외부풍압의 영향, 건물에서의
강제적인 공기 유동등
6.2.1 가스의 팽창
- 최성기의 온도 : 약 1,000℃
- Boyle - Charles' Law
6.2.2 굴뚝효과
- 건물내부와 외부공기 사이의 온도와 밀도차이, 즉 부력차로 인하여 (대류 현상) 건물을 통한 수직적인 자연공기유동에 의해 변화하는 것.
- 정상상태에서 건물 내의 자연적인 공기유동은 대부분 굴뚝효과이며
고층건축물 화재시 연기와 독성가스를 폭 넓게 확산시키고 있다
- ΔP = (ρo-ρi) × g × h
- PV = nRT = RT
- P = RT = RT =ρRT ρo = ρi =
P = 1[atm], M = 28.954[g], R = 0.082[atm․ ℓ / mol․ K]
ΔP = ( ) × g × h
= () × 9.8[m/s] × h
= 3,460 () h
- 굴뚝효과의 크기는 건물높이, 외벽의 공기차단, 층간 공기누설내부와
외부사이의 온도차의 함수이다
- 중성대 하부에서 화재발생 : 연기는 건물의 상부로 침투하면서 상부층
으로 이동하며, 연기 자체의 온도에 의한
부력으로 상승속도가 더욱 증가
- 중성대 상부에서 화재발생 : 연기가 외부로 누출되면서 상승하고 연기
자체온도에 의한 부력으로 상승속도가 더욱 증가한다
- 대규모 건축물에서 건축물 하부에서 화재발생 하면 E/V실 이나 계단실등 수직공간의 연돌효과에 의한 연기가 상승으로 퍼져 가는데
건축물의 중성대 아래쪽은 수직 공간내로의 유입만이 가능하므로 수평
방향으로의 연기확산은 거의 없으며
건축물의 중성대 위쪽은 수직공간 밖으로 유출하려는 경향 때문에
연기가 수평으로 확산되는데 상층으로 갈수록 그러한 경향은 더욱 커져
연기가 상층부터 충만되어 내려오는 것이다
- 굴뚝효과에 영향을 주는 인자 : 건물의 높이
외벽의 기밀성
건물 내부․ 외부의 온도차
건물의 층간 공기의 누설틈새
HVAC System
엘리베이터의 피스톤효과(Piston Effect)
6.2.3 부력 : Buoyancy
- 연소가스는 온도차에 의한 밀도저하에 의해 상승기류를 형성하여 천장면 에 도달한 후 측면으로 확산되고 압력차에 의해 천장면 또는 개구부의 누설틈새를 통해 급격히 상부층으로 이동한다
- 비중량은 연기온도에 반비례한다
6.2.4 바람의 효과
- 바람이 불어오는 쪽에 면한 벽과 불어가는 벽면의 압력차 발생
- 건축물의 상부와 주위에서 다량의 공기 유동의 원인이 된다
저층 폭 넓은 건축물 : 지붕위로 다량의 공기유동
폭 좁은 고층 건축물 : 측면에서 다량의 공기유동
ΔP = ΔP : 차압 [N/㎡] Ta : 주위온도[K]
V : 풍속[m/s]
- EX) 주위온도 293[K], 풍속 7[m/s]시 : 30[N/㎡]압력차 발생
6.2.5 HVAC-System
- 건물내의 기류의 강제 이동
- 화재시 HVAC-System은 자동폐쇄 하거나 소화설비와 연동하여 연기를 외부로 신속히 배출할 수 있도록 설계되고 시공되어야 한다.
6.2.6 Piston Effect
6.2.6.1 엘리베이터에 의한 Piston효과
- 엘리베이터 가동 시 압력차 발생
6.2.6.2 터널의 Piston효과
- 터널을 운영하는 차량의 공기저항에 의해 기류를 형성하는 효과로 교통 환기력을 발생시켜 외부 자연풍 외에 자연환기를 유도하는 역할.
- 연기확산을 더욱 빠르게 하므로 조기경보 System에 의해 화재발생시
차량이 터널의 진입을 차단하여야 한다.
6.3 건축화재 시 연기의 특징
6.3.1 연기는 광선을 흡수한다.
6.3.2 연기는 유독가스를 다량으로 함유한다.
6.3.3 고온도의 화염을 수반하고, 화재확대 연소의 주역이 된다.
6.3.4 산소결핍
6.3.5 화재 시 발생되는 연기는 고열이며 유동, 확산이 빠르다
6.4 화재단계별 발연
6.4.1 화재초기의 발연
- 재료 중 수분의 방출에 의해 백색 또는 회색발생
- 연기량 : 전체 가연물의 종류 나 표면적, 위치 등에 관계
- mp =0.065Q¹/₃Y⁵/₃
6.4.2 최성기의 발연 : 개구조건에 지배
- Ms = 6.2
6.4.3 Flashover시의 발연
- Q = [㎥ / min]
6.5 연기의 유해성
6.5.1 생리적 유해성 : 질식상태, 중독증상
6.5.1.1 산소결핍
- 산소농도 15~16% : 인체에 영향
6%이하 : 급격히 의식을 잃어 사망한다.
6.5.1.2 일산화탄소 중독
- 혈액중의 헤모글로빈(Hb)과 결합하여 카르폭시헤모글로빈(CO-Hb)가
되어 뇌로의 산소공급 저하를 초래하여 질식사고로 이어진다
카르폭시헤모글로빈(CO-Hb)은 옥시헤모글로빈(O₂-Hb)보다 결합력이
210배 된다.
- 저농도에서 두통 과 혈압저하, 의식불명등을 초래한다.
6.5.1.3 그 외 다른 유독가스 중독
- 시안화수소(HCN), 염화수소(HCl), 폼알데하이드(HCHO), 암모니아
(NH₃), 아황산가스(SO₂)등
6.5.1.4 열기에 의한 화상
- 고온의 연기 흡입 : 기관지 및 허파가 화상을 입어 호홉곤란에 빠진다.
6.5.1.5 입자에 의한 자극
- 탄소입자가 눈 및 폐를 자극하고, 그을음이 코 및 목구멍에 막혀 질식 및 호홉곤란을 초래하는 경우도 있다
6.5.2 시각적 유해성
- 검은 연기는 빛이 흡수되어 시야를 어둡게 하고 흰 연기는 빛이 산란
되어 판별하기 어렵게 되어 시각장해가 일어나는 것이다
- 가시거리 및 보행속도
6.5.3 심리적 유해성
- 심리적 스트레스가 증가하고 행동정지, 판단정지
- 감광계수 Cs 0.1[m⁻¹]에서 사람들이 동요하기 시작.
6.5.4 화재 시 연소생성물과 유독성
- 완전연소 : 생성물의 수는 적으며 탄산수소, 물, 탄산가스․ 물, 질소가스, 아황산가스, 오산화인, 할로겐화수도 생성
- 불완전연소 : 완전연소 시 생성물과 다수의 산화물이나 분해생성물이
생긴다.
6.6 연기제어의 목적과 기본원리
6.6.1 연기제어의 목적
- 건축물 내의 재실자 외부 등 항구적으로 안전한 공간으로 피난하기까지 피난에 필요한 공간의 연기농도를 재실자의 피난에 지장을 주지 않는 상태로 유지하는 것
- 건축물 내의 소화활동 또는 일시적으로 피난자가 체류하는 동안에 그들 공간의 연기농도를 활동에 지장이 없는 상태로 유지하는 것.
6.6.2 기본개념
- 구획화에 의해 연기의 확산과 침입을 방지할 수 있으며 연기제어의 기본 이 되는 방안이다
6.6.2.1 구획화 : Compartment
- 공간을 벽과 수직벽으로 구획함에 의해 연기의 확산과 침입을 방지할 수 있으며 연기제어의 기본이 되는 방안이다
6.6.2.2 배연 : Exhaust
- 연기 자체를 제어하여 연기의 강하나 확산을 방지하고 연기농도의 저하 를 도모하는 것을 목적으로 하고 있다.
- 충분한 깊이의 연기층이 형성되어 연기의 체류가 필요하고 연기의 층이 엷은 상황에서는 하부의 공기를 흡입하게 되어 배연효과가 감소한다.
- 배연구 : 공간의 최상부에 설치하는 것이 바람직하다
6.6.2.3 차연 : Confinement
- 온도차가 발생 : 차압형성
- 자연대류에 저항하기 위한 차압을 강제적 부여하면 연기의 확산․ 침입을 방지하는 것
- 특별피난계단의 가압방연시스템 :
압력이 높은 실 : 기계에 의한 강제급기 나 외부에서의 급기구 설치
압력이 낮은 실 : 강제급기 나 외부로의 배기구 설치
6.6.2.4 연기의 강하방지
- 연기층이 흩어지지 않고 거주구역 이나 인접한 실과의 사이의 개구부
까지 강하하지 않는다면 연기확산은 방지되고 피난 장애도 없게 된다.
- 배연구를 공간 최상부에 설치함과 동시에 급기구를 하부에 설치하여
급기구에서의 유입공기가 확실하게 하부 공기층으로 공급되게 한다.
- 천장이 높은 아트리움 이나 극장 등에 유효 :
공기와 연기의 2층 존모델(Zone Model)을 채용한 시뮬레이션 프로그램
6.6.2.5 축연
- 공간의 용적이 대단히 크고 천장높이가 충분히 높은 경우
6.6.2.6 희석
- 연기의 농도가 낮아 피난이나 소화활동에 지장이 없는 수준으로 유지
6.6.3 연기제어의 기법
6.6.3.1 밀폐방연방식 :
- 불연재료로 구획된 화재실을 밀폐 : 화재성장억제 및 연기의 유출방지
- 소규모, 기밀성이 높은 거실의 방연에 적합
- 피난 후 문의 폐쇄가 확실하지 않으면 유효하지 않다
6.6.3.2 축연방연방식
- 화재실 상부에 충분한 연기의 축적 공간을 확보 :
피난종료 시 까지 거주지역에 연기가 낙하하는 것을 방지
- 천장이 높고 화재하중이 작은 공간에 적합
6.6.3.3 자연배연방식
- 연기의 부력을 이용하여 천장 및 벽 상부에 설치된 개구부를 통해 연기 를 외부로 배출하는 방식
- 장점 : 창등을 배연구로 이용
- 단점 : 외기의 영향을 받는다
연돌효과의 영향을 받아 건축물의아래층에는 자연배연을 기대할 수 없는 경우가 있다
6.6.3.4 스모크타워방식
- 자연배출용 세로 방향 샤프트를 설치
- 샤프트에 발생한 부력과 외부풍력에 의한 흡인력을 이용하여 배연하는 것
- 급기덕트를 별도로 설치 : 배연샤프트의 단면적이 과대하게 커지는 단점
6.6.3.5기계배연방식
6.6.3.5.1 제1종 기계배연 : 기계급기 및 기계배연
- 장점 : 화재실로 부터의 누연 방지 및 계단 전실등 피난경로의 확보가
유효하다
- 단점 : 급․ 배기 모두 기계력에 의존하며 정전시 기능상실, 장치가 복잡
하고 풍량의 밸런스에 주의
6.6.3.5.2 제2종 기계배연
- 기계급기방식 또는 가압방연방식
- 장점 : 저온의 외기 흡입 : 장시간 운전 가능
작은 공기량으로 방연의 목적을 달성
- 단점 : 급기가 과대하면 화세를 강하게 하고 적절한 압력조정이 행해
지지 않으면 갑․ 을종 방화문의 개방에 장애가 발생
6.6.3.5.3 제3종 기계배연
- 연기를 기계배연에 의해 풍도를 통해 배출하므로 연기가 유효한 높이
까지 하강하는 것을 방지함과 동시에 실내의 압력을 낮추어 다른 구역 으로 연기가 유출하는 것을 방지
- 장점 : 일정량의 배연을 안정하게 확보
- 단점 : 설비가 고온의 연기 및 대량의 연기에 대응할 수 없다
6.7 연기제연시스템
6.7.1 방연시스템 : 연기를 일정 공간 구획내로 가두어서 축연하는 방법
연기의 확산 방지
- 구획에 의한 방연
- 가압에 의한 방연
6.7.2 배연시스템 : 구획내의 연기가 거주지역 (바닥에서 2.1m)까지 하강
하는 것을 방지
천장부에 축연된 연기를 외부로 유출목적으로 사용한다.
- 자연력 이용방식 : 배연창, 배연구에 의한 자연 배연방식
스모크 타워 배연방식
- 기계력 이용방식 : 흡입 기계 배연방식
급․ 배기 기계 배연방식
6.8 주요 공간의 방연대책
6.8.1 대규모공간(아트리움 및 돔)의 연기제어
- 공간의 크기를 유효하게 활용하는 연기제어 :
축연으로 연기의 하강 및 지연방지
- 연기제어의 목적
대공간 내에 있어서 거주자의 피난안전의 확보를 도모하고
대공간 내에 있어서 소화활동의 확보를 도모하고
대공간에 면하는 거주부로의 위험확산의 방지를 도모하는 것
- 연기제어에 필요한 요구사항
대공간 내의 피난 및 소방활동에 지장이 없도록 연기층의 높이를 확보
인접 거주부에 연기가 침입하지 않도록 연기층의 높이 및 압력차 확보
대공간 내의 내벽 등이 파손되지 않도록 연기층 온도를 유지한다.
- 대공간의 아래 부분으로 부터의 급기경로가 확보되지 않으면 유효하게 배출되지 않는 경우가 있기 때문에 주의를 요한다.
6.8.2 샤프트공간의 연기제어 : 연기의 전달경로
- 계단실의 방화문에 차연성 요구 및 상시 폐쇄식 추천
6.8.2.1 엘리베이터 샤프트
- 연기의 전달경로
- 보완대책 : 승강로비를 차연성이 있는 문 및 셔터로 구획
엘리베이터 샤프트 자체를 가압하여 연기의 침입을 방지
엘리베이터 승강문 자체에 차연성이 있는 것을 사용
6.8.2.2 에스컬레이터 샤프트
- 큰 개구부 : 구획형성의 신뢰성의 면으로부터 연기확산의 위험이 높은 것- 방화방연 샤프트에 의해 구획하는 것 : 셔터강하 불량 및 지연 : 연기확산
- 보완책 : Class-screen 병용 : 차연 도모
6.9 방․ 배연 계획 시 유의점
6.9.1 공간특성과 일치를 도모할 것
- 가연물, 기밀성, 체적등 공간의 특성에 주의하여 적절한 방․ 배연방식 및 방연구획을 선택
6.9.2 피난계획과 일치를 도모할 것
- 방․ 배연의 목적 : 피난자를 연기로부터 보호
6.9.3 구획설정과 방․ 배연 방식과 일치를 도모할 것
- 방․ 배연방식에 알맞은 구획의 구성이 요구된다.
6.9.4 기타
6.9.4.1 날씨
- 제연시스템은 가동 즉시 연돌효과와 풍압에 노출된다.
6.9.4.2 차압
- 최소차압은 40[Pa](옥내 스프링클러설비가 설치된 경우 12.5Pa)으로
부력, 풍압, 팽창 등을 극복하기 위한 값.
- 최대허용차압 : 110[N]이하로 제한
NFPA Life Code 130[N], BS 5588-Part4 100N
6.9.4.3 방연풍속
- 거실 : 0.7[m/s]
- 복도 : 0.5[m/s], 0.7[m/s](기타구조)
6.9.4.4 열린 문의 수
- 건축물의 용도, 사용 상황에 따라 20층 이하 1개소, 20층 초과 시 2개소
6.9.4.5 기류
- 제연구역에서 연기의 역류방지, 방연풍량 확보 :
화재의크기( 열방출률 ), 용도 등에 따라 달라야 한다.
- 영국 : 비상용승강기 방연풍속 2.0[m/s]
6.10 대형 건축물에서 연기제어 및 고려할 사항
- 가연물의 제한 및 내장재의 불연화
- 초기소화
- 거실은 급․ 배기방식에 의한 제연, 복도는 배기, 전실 및 계단실은 급기 가압에 의한 제연
- 제연 경계별 설치
- 특별피난계단 및 비상용 승강기 승강장에 제연설비 설치
6.11 제연관련법규 요약
6.11.1 설치대상의 차이
6.11.1.1 배연설비 : 건축법
- 6층이상 건축물로서 문화 및 집회시설, 판매 및 영업시설, 의료시설,
교육연구시설 및 복지시설 중 연구소, 아동관련시설, 노인복지시설 및 유스호스텔, 운동시설, 업무시설, 숙박시설, 위락시설 및 관광휴게시설에 사용되는 거실
- 특별피난계단 및 비상용승강기 승강장
6.11.1.2 제연설비 : 소방법
- 문화집회 및 운동시설로서 무대부 바닥면적이 200[㎡]이상 또는 영화
상영관으로서 수용인원 100인 이상인 것
- 근린생활시설, 위락시설, 판매 및 영업시설, 숙박시설로서 지하층 또는 무창층의 바닥면적이 1,000[㎡] 이상인 것은 당해 용도로 사용되는
모든 층
- 판매 및 영업시설 중 시외버스정류장, 철도역사, 공항시설, 해운시설의 대합실 또는 휴게시설로서 지하층 또는 무창층의 바닥면적이 1,000[㎡] 이상인 것
- 지하가로서 연면적이 1,000[㎡]이상인 것
- 특정소방대상물에 부설된 특별피난계단 또는 비상용승강기 승강장
6.11.2 설치기준의 차이
6.11.2.1 배연설비
- 6층 이상의 문화집회시설등의 거실
자연배연방식(단 기계식 배연설비 사용 시는 소방관계법 준용)
- 특별피난계단, ㅂ상요승강기의 승강장
[단 급기가압(제2종) 또는 급․ 배기(제1종)방식 사용시는 소방관계법 준용]
6.11.2.2 제연설비
- 거실제연설비
제1종 기계제연방식 : 급기량 ≥ 배출량을 : 자연급기방식 불가능 하다
- 특별피난계단 계단실 및 부속실
제2종 기계제연방식
6.11.3 거실제연 과 부속실제연의 개념구분
구분
적용
제연대책
제연방식
적용장소
거실제연
화재실
Fire Area
1.적극적 대책
2.Smoke Venting
급․ 배기방식
(제1종)
거실
부속실제연
피난로
Escape Route
1.소극적 대책
2.Smoke Defence
급․ 배기방식
(제2종)
부속․ 계단실, 승강기
6.11.4 거실제연설비 설치기준
6.11.4.1 제연구역설정
- 하나의 제연구역 면적 : ≤ 1,000[㎡]
- 하나의 제연구역은 2개층 이상 층에 미치지 않을 것
(단, 층 구분이 불명확한 경우는 그 부분을 다른 부분과 별도로 제연 구획)
- 거실과 통로는 상호 제연구획 할 것
- 통로부분은 보행중심선의 길이가 60[m] 이내 일 것
- 거실부분은 직경 60[m]의 원에 내접할 것
6.11.4.2 제연경계
- 제연경계 폭은 60[㎝]이상, 수직거리는 2[m]이내
6.11.4.3 전원 및 기동
- 기둥벽, 제연경계벽, 댐퍼 및 배출기의 작동은 감지기와 연동되어야 하며 예상 제연구역 및 제어반에서 수동으로 가동이 가능해야 한다
6.11.4.4 급․ 배기기준
6.11.4.4.1 배기기준
구분
예상제연구역
배출량기준
단독
제연
방식
소규모거실
A＜400㎡
기계
배출방식
- 바닥면적 1㎡당 ≥ 1㎥ 그리고
최저 5,000 CMH 이상
- 예상제연구역이 경유 거실인 경우 : 기준량 × 1.5배
통로
배출방식
- 통로길이 ≤ 40m인 경우 제연경계
수직거리에 따라 25.000~45,000 CMH 이상
- 40m < 통로길이 ≤ 60m인 경우 제연
경제수직거리에 따라 30,000~50,000 CMH 이상
대규모거실
A＞400㎡
- 직경 40m인 원에 내접하는 경우 제연 경계수직거리에 따라 40,000~60,000 CMH 이상
: 벽 구획 시 40,000 CHM 이상
- 직경 40m 원의 범위를 초과하는 경우 제연경계수직거리에 따라 45,000~
65,000 CMH 이상
: 벽 구획 시 45,000 CMH 이상
공동
제연
방식
통로의 경우
제연경계가 아닌 경우
- 45,000 CHM 이상
제연경계인 경우
- 직경 40m 원의 범위를 초과하는 경우 제연경계수직거리에 따라 45,000~65,000 CMH 이상
(벽 구획 시 45,000 CMH 이상)
벽 구획
- 각 거실의 배출량을 합하여 적용
제연경계 구획
- 각 거실중 최대인 배출량 적용
벽과 제연경계로 구획된 경우
- 제연경계구획 중 최대와 벽 구획 배출량의 합을 적용한다.
6.11.4.4.2 배출관련기준
구분
설치기준
배출구
- 배출구 수평거리 : 예상 제역구역 각 부분에서 10m 이내
- 화장실, 목욕실 또는 사람이 상주하지 않은 50㎡ 미만의 창고
등은 배출구 및 배출량 산정에서 제외
예상 제연구역
구획방법
- 배출구 설치 높이
소규모
거실
벽
- 천장 또는 반자와 바닥사이의 중간 윗 부분에 설치
제연경계
(1개소 이상)
- 천장 ․ 반자 또는 이에 가까운 벽부분에 설치(단, 벽에 설치 시 배출구 하단이 최단 제연경계 하단보다 높을 것)
대규모
거실
벽
- 천장 ․ 반자 또는 이에 가까운 벽부분에 설치(단, 벽에 설치 시 배출구 하단과 바닥간 거리 ≥ 2m 이격)
제연경계
(1개소 이상)
- 천장 ․ 반자 또는 이에 가까운 벽(제연 경계포함)에 설치
(단, 벽 또는 제연 경계에 설치 시
배출구 하단이 최단 재연경계 하단
보다 높게 설치)
- 천장에 설치하는 것이 원칙이나, 그 외의 경우 배출에 지장이 없도록 최소 규정을 둠
배출기
- 배출기와 풍도의 접속부분에 사용하는 캔버스는 내열성이 있을 것
- 전동기와 배풍기 부분은 분리하여 설치하고, 배풍기 부분은 유효한 내열 처리를 할것
배출
풍도
- 아연도금 강판 또는 동등이상 내열성, 내식성이 있되, 내열성의 단열재로 단열 처리할 것
- 풍도의 크기에 강판의 두께
배출
풍속
- 배출기 흡입측의 풍도내 풍속 : 15 ㎧
- 배출기 토출측의 풍도내 풍속 : 20 ㎧
옥외
배출구
-비, 눈 등이 들어가지 않고 배출된 여기가 공기유입구로 순환 유입되지 않도록 할 것
6.11.4.5 급기기준
6.11.4.5.1 급기량 기준
- 급기량 ≥ 배기량
6.11.4.5.2 급기방식
- 강제, 자연, 인접구역유입방식 중 택일
- 현실적으로 자연유입은 화재 시 배출량 이상의 급기 풍량 확보가 곤란
하므로 적용할 수 없다
6.11.4.5.3 유입구 높이
구분
제연구획방법
급기구의 위치
비고
단독
제연
방식
소규모의 거실로 벽으로 구획된 경우
- 바닥 외의 장소에 설치
- 공기유입구와 배출구간 직선 거리는 5m이상으로 할 것
(단, 공연․ 집회장, 위락시설 용도의 면적이 200㎡이상인 경우 대규모 거실 기준 적용)
기구를 배출구와 동일한 레벨인 반자에 설치할 수 있음
대규모의 거실로 벽으로 구획된 경우
-바닥으로부터 1.5m 이하에 설치
- 그 주변 2m 이내에는 가연성
내용물이 없도록 할 것
급기구를 반자에 설치 할 수 없음
단독
제연
방식
통로의 경우와 제연경계로 구획된 경우
- 유입구를 벽에 설치할 경우 :
대규모 거실 기준 적용
- 유입구를 벽에 설치할 경우 :
유입구 상단이 천장 과 바닥
사이의 중간 아랫부분 보다
낮게 하고 수직거리가 최단 제연경계 하단보다 낮게 설치
급기구를 반자에 설치 할 수 없음
구분
제연구획방법
급기구의 위치
비고
공동
제연
방식
각 예상제연 구획이 벽으로 구획된 경우
- 단독 제연방식의 대규모 거실 기준 적용
급기구를 반자에 설치 할 수 없음
각 예상제연 구획의 일부 또는 전부가 제연경계로 구획된 경우
- 공동 예상제연구역 안의 1개 이상의 장소에 단독 제연방식 중 통로의 경우 와 제연경계
로 구획된 경우 적용
급기구를 반자에 설치 할 수 없음
인접제연구역(통로상호
제연
방식)
- 그 인접한 제연구역의 유입구가 제연경계 하단
보다 높은 경우로 그 인접한 제연구역 또는 통로
의 화재 시 그 유입구는 :
각 유입구는 자동 폐쇄될 것
당해구역 내에 설치된 유입풍도가 당해 제연구획
부분을 지나는 곳에 설치된 댐퍼는 자동 폐쇄될 것
급기구를 인접구역이나 통로의 반자에 설치할 수 있음
6.11.4.5.4 유입관련기준
구분
설치기준
유입구
- 배출구처럼 수량기준은 없음
(가능한 한곳보다는 분산배치로 담당 급기량을 줄여준다)
유입구 크기
- 예상제연구역 배출량 1[㎥/min]당 35[㎠]이상
유입구 풍속
- 5[m/sec]이하 (유입구 =그릴을 의미함)
유입구 설치 제외
- 화장실, 목욕실, 사람이 상주하지 않는 50[㎡]미만의
창고 등은 유입구 설치에서 제외
유입풍도 내 풍속
- 20[m/sec]이하
옥외 유입구
- 비, 눈등이 들어가지 않고 배출된 연기가 공기유입구로 순환 유입되지 않도록 할 것
6.11.4.6 거실제연 설계 시 주의사항
- 제연구역의 설정 및 구획 :
제연구역 설정방법에 따라 제연구역을 설정한 후, 제연경계나 벽 등으로 구획한다.
- 각 구획별 바닥면적, 제연경계 수직거리 등에 따라 배출량 과 급기량을 정한다.
- 급․ 배기덕트의 면적, 경로와 재질을 정한 후 정압과 손실압력을 구한다.
- 총 배출량(급기량) 정압 및 손실압력 등에 따라 제연팬의 동력을 구한다.
P =
6.11.5 부속실 제연
6.11.5.1 제연구역의 설정
선정방법
채택하는 경우
계단실 및 부속실 동시 제연
- 특별피난계단 구조에서 피난층에 부속실을 설치하지 않은 경우
(피난층 화재 시 계단실 방화문으로 연기가 유입할 우려가 없으므로)
부속실 단독 제연
- 피난층에 부속실이 있는 경우에 한 함
- 직통계단식 공동주택은 피난층에 부속실이 없어도 채택 가능함 :
각 세대가 방화문으로 구획되어 있으며 1층(피난층)
에는 세대 이외에 다른 용도의 실이나 로비와 같은 공간이 없다
계단실 아파트의 경우는 각 세대에는 피난 시 1층
에서 옥외로 피난이 가능한 구조이다
- 지하층만 부속실이 설치되고 피난층에 부속실이 없어도 채택 가능함 :
계단층만 부속실 설치대상인 경우 1층(피난층)에 부속실이 없는 경우로 보아 계단실 가압을 적용해선 안 된다는 의미임
계단실 단독 제연
비상용승강기 승강장 단독 제연
6.11.5.2 차압과 급기량
구분
기준
차압
최소차압
- 40Pa(스프링클러 설치 시는 12.5Pa) 이상
최대차압
- 출입문 개방에 필요한 힘(F)은 110N 이상
F = Fd +
Fd : 도어체크 폐쇄력 Kd : 상수 =1)
ΔP : 차압 A : 면적
d : 거리(문손잡이 - 끝단 간)
타층 출입문 개방 시 출입문 미 개방층의 차압 = 최소차압×70%
계단실과 부속실 동시 제연시
- 부속실 기압 = 계단실 기압으로 하거나
- 부속실 기압 ≤ 계단실 기압인 경우, 차압은
5Pa 이하로 할 것
급기량
급기량
- 출입문 등의 누설량 (Q)+ 방연풍속유지를 위한
보충량(q)
누설량
- 제연구역의 누설량을 합한 양
Q = 0.827 × A × P¹/n × 1.25 × N
보충량
- 보충량(q)=k(S×V/O.6)-거실유입량(Q
s= 방화문 면적 v : 방연풍속
0.66 : 방연풍량 이하는 1, 21층 이상은 2로 적용
6.11.5.3 과압방지장치
종류
기준
플랩댐퍼
- 출입구 개방에 필요한 힘이 110N초과 시 개방되는 구조일 것
- 댐퍼날개면적 (A) ≥
차압조절형
급기댐퍼
- 제연구역과 옥내사이의 차압을 압력센서 등으로 감지하여
제연구역에 공급되는 풍량의 조절로 제연구역의 차압
유지를 자동으로 제어할 수 있는 댐퍼
6.11.5.4 유입공기의 배출 :
부속실 제연설비 동작 시 제연구역에서 비 제연구역으로 유입되는 공기는
- 방화문을 통한 누설량
- 출입문 일시 개방에 의한 유입량
- 플랩댐퍼에 의해 거실로 유입되는 과압공기량으로 구성되며 이는 부속실 과 옥내간 차압형성을 방해하는 요소이므로 이러한 유입공기의 배출
장치가 필요하게 된다.
단 직통계단식 공동주택은 복도가 없고 구조상 적용이 곤란하여 제외
구분
설치기준
배출
방식
수직
풍도
배출
방식
자연배출
방식
- 수직풍도내부단면적 (Aq : ㎡)≥ 1개층 방연
풍량 (Qn: ㎥/s) ÷ 2(단, 수직풍도 길이(L)가
100m 초과 시 20% 할증)
기계배출방식
- Ap´ ≥ Ap/4 (= Qn/4) 또는 풍속 15m/s이하 :
기계배출방식 수직풍도의 내부단면적 [㎡])
- 열기류에 노출되는 송풍기는 그 부품을 250℃
에서 1시간 이상 가동상태를 유지할 것
- 송풍기의 풍량은 1개층 제연구역의 방연풍량
(Qn: ㎥/s)으로 할 것
- 송풍기는 옥내의 화재감지기와 연동하도록
할 것
배출구에 의한 배출
건축물의 옥내와 면하는 외벽마다 옥외로 통하는
배출구를 설치하는 것으로 배출구 개방은 화재
감지기와 연동하여 개방되는 구조
- 개폐기의 개구면적 (Ap : ㎡) ≥ Qn/2.5일 것
- 배출구는 옥외쪽으로만 열리도록 하고, 옥외의
풍압에 따라 자동으로 닫히는 구조일 것
제연설비에 의한
배출
- 거실제연설비가 설치되어 있고 당해 옥내로
부터 옥외로 배출하여야 하는 유입공기의 양을
거실제연설비 배출량에 추가하여 배출하는 방식
(당해 거실제연설비에 따른 배출로 갈음)
시키고 있다
구분
설치기준
수직
배출
풍도
풍도의 구조
- 수직풍도는 내화구조일 것
- 내부면적은 0.5[mm]의 아연도 강판으로 마감,
접합부는 통기성이 없도록 할 것
배출댐퍼
댐퍼의 설치기준
- 댐퍼의 두께는 1.5[mm] 이상의 강판으로
비내식성 재료의 경우에는 부식방지장치를 할 것
- 평상시 닫힌 구조로 기밀상태를 유지할 것
- 개폐여부를 당해 장치 및 제어반에서 확인할
수 있는 감지기능을 내장하고 있을 것
- 구동부의 작동상태와 닫혀 있을 때의 기밀상태
를 수시로 점검할 수 있는 구조일 것
- 풍도의 내부마감상태에 대한 점검 및 댐퍼의
정비가 가능한 이․ 탈구조로 할 것
- 화재층의 옥내에 설치된 화재감지기의 동작에
따라 당해층의 댐퍼가 개방되도록 하여야 한다
- 개방 시의 실제 개구부( 개구율을 감안한 것을
말한다)의 크기는 수직풍도의 내부단면적과
같도록 할 것.
- 댐퍼는 풍도내의 공기흐름에 지장을 주지
않도록 수직풍도의 내부로 돌출하지 않게 설치
할 것
6.11.5.5 부속실제연의 세부기준
6.11.5.5.1 급기
구분
기술기준
일반적
기준
- 부속실을 제연하는 경우
동일 수직선상의 모든 부속실은 하나의 전용 수지풍도에 따라
급기할 것
- 계단실 및 부속실을 동시에 제연하는 경우
계단실에 대하여 그 부속실의 수직풍도에 따라 급기할 것
- 계단실만 제연하는 경우
전용수직풍도를 설치하거나 계단실에 급기풍도 또는 급기
송풍기를 직접 연결하여 급기할 것
- 하나의 수직풍도마다 전용의 송풍기로 급기할 것
구분
기술기준
급기구
기준
- 급기용 수직풍도와 직접 면하는 벽체 또는 천장에 고정하되,
옥내와 면하는 출입문으로부터 가능한 먼 위치에 설치할 것
- 계단실과 부속실을 동시 제연하거나 계단실만을 제연하는 경우
급기구는 계단실 매 3개층 이하의 높이마다 설치할 것
( 단 높이 31m 이하인 계단실만을 제연하는 경우는 1계단실에 1개의 급기구만을 설치할 수 있다)
- 급기댐퍼는 1.5[mm]이상의 강판 또는 동등이상의 것으로 하고
비내식성 재룡인 경우는 부식방지조치를 할 것
급기
풍도
기준
- 수직풍도는 내화구조로 하고 내부면은 0.5[mm]의 아연도 강판
으로 마감할 것
- 수직풍도 이외의 풍도로서 금속판으로 설치하는 풍도는 다음에
적합할 것
풍도는 아연도금강판 또는 이와 동등이상의 내식성․ 내열성이
있는 것으로 하며 내열성의 단열재로 유효한 단열처리로 하고,
강판의 두께는 배출풍도의 크기에 따라 기준이상으로 선정한다.
풍도에서의 누설량은 급기량의 10%를 초과하지 아니할 것
- 풍도는 정기적으로 풍도 내부를 청소할 수 있는 구조로 설치할 것
6.11.5.5.2 송풍기기준
- 송풍기의 풍량은 급기량에 대한 15%의 여유율을 둘 것
- 송풍기의 배출측에는 풍량조절용 댐퍼 등을 설치하여 풍량조절을 할 수
있도록 할 것
- 배출측에는 풍량 및 풍압을 실측할 수 있는 유효한 조치를 할 것
- 인접장소의 화재로부터 영향을 받지 아니하고 접근이 용이한 장소에
설치 할 것
- 옥내의 화재감지기에 의해 작동하도록 할 것
- 송풍기와 연결되는 캔버스는 내열성(석면재료 제외)이 있는 것으로 할 것
6.11.5.5.3 수동기동장치기준
- 배출댐퍼 및 개폐기 직근 과 제연구역에 설치
(단, 계단실과 부속실 동시에 제연 시 부속실만 설치 가능함)
6.11.5.5.4 제어반
6.11.5.5.4.1 제어반에는 제어반의 기능을 1시간 이상 유지할 수 있는 용량 의 비상용 축전지를 내장할 것
6.11.5.5.4.2 제어반의 기능
- 급기용 댐퍼의 개폐기의 작동여부에 대한 감시 및 원격조작기능
- 배출댐퍼 또는 개폐기의 작동여부에 대한 감시 및 원격조작기능
- 급기송풍기와 유입공기의 배출용 송풍기의 작동여부에 대한 감시 및
원격조작기능
- 제연구역의 출입문의 일시적인 고정개방 및 해정에 대한 감시 및 원격 조작 기능
- 수동기동장치의 작동여부에 대한 감시기능
- 급기구 개구율의 자동조절장치(설치하는 경우에 한함)의 작동여부에 대한 감시 기능. 다만, 급기구에 차압표시계를 고정부착한 자동차압․과압조절형 댐퍼를 설치하고 당해 제어반에도 차압표시계를 설치한 경우에는 그러
하지 아니하다.
- 감시선로의 단선에 대한 감시기능
6.11.5.6 부속실 제연설계 계산 시 주요사항
6.11.5.6.1 제연구역선정
- 건축물의 설계상황에 따라 4가지 방식 중 가장 적정한 방식을 선택
6.11.5.6.2 급기량의 산정 : 누설량 + 보충량
6.11.5.6.2.1 누설량 :
누설틈새면적을 정한 후 누설경로에 따라 직렬, 병렬 계산방식에 의해
가장 먼 곳부터 합산하여 계산한다.
- 병렬면적 :
- 직렬면적 :
- 누설면적과 차압을 이용하여 누설량(Q, 전층)을 구한다
Q = 0.827 × At (전 층 누설량) × × 1.25(여유율)
여기서 n은 출입문일 때 2, 창문일 때는 1.6이다
6.11.5.6.2.2 보충량
- 방연풍속(V)을 정한다 : 0.5 ~ 0.7 m
제연구역
방연풍속
- 계단실 및 부속실을 동시에 제연하는 것 또는 계단실만
단독으로 제연하는 것
0.5 m/s이상
제연구역
방연풍속
부속실만 단독으로
제연 또는 비상용
승강기의 승강장만
단독으로 제연하는 것
- 부속실 또는 승강장이 면하는
옥내가 거실인 경우
0.7 m/s이상
- 부속실 또는 승강장이 면하는
옥내가 복도로서 그 구조가 방화 구조(내화시간이 30분 이상인
구조 포함)일 것
0.5 m/s이상
- 거실유입풍량(Q₀)의 계산
방화문을 개방하는 순간의 거실 유입풍량(Q₀)는 다음의 1, 2의 합으로
구한다
(1)모든 부속실(N개소)이 닫혀있을 때 1개층의 부속실(열릴 예정인)에
공급하는 공기량
Q = 0.827 × At (1개층 거실쪽 누설면적+1개층 계단실쪽 누설면적)
× ×1.25 ----- ①
(2)(N-1)개의 닫혀 있는 층에 공급한 공기량 중 계단실로 누설되는
공기량을 합하여 구한다.
이때는 1개층의 부속실이 열린 이후의 상황이다
첫째 누설면적을 계산한다.
- 닫혀있는 1개층당 누설면적의 합 = 계단쪽(As) +거실쪽(Ai)
둘째 급기량을 배분한다.
- 기준층의 닫힌 층 전체의 계단측 급기량
= [①식의 급기량] × [As / (As +Ai)] ×[(N-2)개소]----- ②
- 피난층의 닫힌 층의 계단측 급기량
= [①식의 급기량] × [As´ / (As ´+Ai´)] × 1개소 ----- ③
(3) 거실유입풍량(Q₀)=[식① + 식② + 식③]이 된다
- 보충량 (q)는 q = k × (S ×V / 0.6) - Q₀
6.11.5.6.2.3 급기량
- Q [㎥/ sec] = 누설량 ( 전층 : Qv) + 보충량 ( q )
6.11.5.6.3 급기덕트 사이즈 [㎡]
- [㎡] = Q [㎥/ sec] ÷ 20[m/s]
6.11.5.6.4 급기그릴 사이즈 [㎡]
- [㎡] = Qn [㎥/ sec] ÷ 5[m/s]
- Qn = 1개층의 누설량 (Qv / N) +보충량 ( q )
6.11.5.6.5 플랩댐퍼 사이즈 [㎡]
- q[㎥/ sec] ÷ 5.85
6.11.5.6.6 급기팬 동력 [KW]
- P[KW] = Q × 1.15(여유율) × H[mmAq] × 1.1 / (102 × η )
6.11.6 제연설비설치의 면제
- 공기조화설비를 화재안전기준의 제연설비기준에 적합하게 설치하고 공기 조화설비가 화재 시 제연설비 기능으로 자동 전환되는 구조로 설치되어 있는 경우
- 직접 외기로 통하는 배출구의 면적의 합계가 당해 제연구역 바닥면적의 100분의 1 이상이며, 배출구로부터 각 부분의 수평거리가 30[m] 이내
이고, 공기의 유입이 화재안전기준에 적합하게( 외기를 직접 자연 유입 시 유입구 크기가 배출구 크기 이상인 경우) 설치되어 있는 경우.
'시리즈 > 연소' 카테고리의 다른 글
| 8. 위험물 - 연소공학 (0) | 2014.08.19 |
|---|---|
| 7. 폭발 - 화재와 폭발(연소 공학) (0) | 2014.08.13 |
| 연소공학 - 화재 (3) | 2014.08.06 |
| 열 및 화염의 전달. 성장 (0) | 2014.07.26 |
| 연소의 가연특성 (0) | 2014.07.23 |
